Desafio da NASA testa projetos de rodas para mobilidade da base lunar

Enquanto a NASA se prepara para estabelecer o Base Lunaro avanço da mobilidade de superfície será fundamental para ajudar as tripulações e os sistemas robóticos a viajarem mais longe na superfície lunar.

Para ajudar a desenvolver essa capacidade, o Rock and Roll with NASA Challenge convidou inovadores públicos para projetar e construir rodas de rover lunares de próxima geração.

Cinco equipes de 128 inscrições e 49 países avançaram para a fase final da competição, onde testaram seus protótipos em 31 de julho no Johnson Space Center da NASA, em Houston.

O desafio buscava rodas leves, duráveis ​​e escaláveis ​​que pudessem suportar operações de longa duração na superfície lunar. Os projetos também precisavam ser compatíveis o suficiente para absorver impactos, manter a tração em velocidades mais altas e resistir ao rigoroso ambiente lunar.

“Cada quilómetro adicional que um rover possa percorrer de forma fiável irá expandir o quão longe podemos explorar, que ciência podemos alcançar e que infraestruturas podemos construir”, disse Ed Herrera, engenheiro robótico da Johnson e co-líder do projeto de desafio.

NASA Johnson usa protótipos terrestres para testar tecnologias de mobilidade, enquanto veículos terrestres lunares serão entregues à superfície lunar através do Serviços comerciais de carga útil lunar iniciativa. Para o desafio, as rodas foram instaladas no MicroChariot, um veículo espacial de teste de 45 quilos, e submetidas a uma série de percursos no Johnson’s Rock Yard para avaliar seu desempenho em diferentes tipos de terreno.

“O crowdsourcing nos dá a oportunidade de olhar além das abordagens tradicionais para o design da roda lunar”, disse Herrera. “Quanto mais tecnologias de rodas pudermos desenvolver e compreender, mais opções teremos para atender às necessidades de diferentes veículos, terrenos e missões na Lua e em Marte.”

Essas ideias foram refletidas em cinco designs distintos.

A roda lunar HTR Variable Flex criada pela Hellenic Technology of Robotics SA utiliza um sistema interno projetado para variar a rigidez da roda dependendo do terreno e das necessidades do veículo. A equipe adaptou a tecnologia que vinha desenvolvendo para rodas terrestres há cerca de uma década.

A Hiper Wheel criada pela Hyperbola utiliza cabos tensionados e uma estrutura corigada que proporciona comportamento semelhante a uma mola, permitindo que a roda flexione sem depender dos tradicionais raios radiais.

A roda de titânio flexível Huff Helo criada pela Huff Helo Inc. usa chapa de titânio formada como estrutura e mola. Durante os testes, a equipe descobriu que a resistência do design também tornava a roda mais rígida, fazendo com que ela saltasse sobre alguns obstáculos em vez de se adaptar ao terreno.

A Payne Aviation Wheel criada por Deborah e Craige Payne se inspirou na aviação e na história. Seu projetista, um mecânico de aeronaves, combinou uma abordagem pneumática com ideias dos primeiros projetos de pneus de automóveis.

O conceito vencedor do Scotch Pad Tires veio do engenheiro mecânico australiano Daniel Bloomfield e seu filho Isaac Bloomfield. Seu protótipo usa uma estrutura de pneu baseada em Nomex apoiada em um cubo de alumínio. O material macio permite que o pneu se deforme no terreno, enquanto o suporte interno ajuda a manter a sua forma. Uma superfície externa tratada com epóxi e grão de corindo foi integrada para melhorar a tração.

Os testes do Rock Yard também demonstraram por que terrenos diferentes podem exigir abordagens diferentes. O material solto pode afetar a tração, enquanto as rochas e os declives impõem exigências diferentes às rodas, como a estabilidade do veículo.

À medida que a exploração lunar se expande, diferentes veículos exigirão diferentes combinações de velocidade, capacidade de carga, durabilidade e desempenho no terreno.

Buscar essa variedade fazia parte do desenho do desafio. As opções de projeto deram aos engenheiros diferentes tecnologias a serem consideradas e potencialmente avançadas.

“Este desafio trouxe novas ideias de fora das indústrias tradicionais e ajudou-nos a identificar tecnologias de rodas que podem ser adequadas para operações de superfície de longa duração”, disse Lucien Junkin, engenheiro robótico da Johnson e colíder do projeto de desafio.

A próxima fase poderia avaliar como as rodas respondem à poeira lunar, ao vácuo e às temperaturas extremas nas câmaras térmicas de vácuo de Johnson. Os engenheiros também poderiam avaliar os projetos em distâncias maiores e em diferentes tamanhos e cargas.

“A mobilidade é fundamental para tudo o que queremos fazer na Lua”, disse Junkin. “Quanto mais longe queremos explorar, mais precisamos avançar nas tecnologias de rodas que podem nos levar até lá.”

O Projeto de Robótica Comum do Ramo de Tecnologia de Sistemas Robóticos da Diretoria de Engenharia de Johnson conduziu o Rock and Roll com o Desafio da NASA. O Centro de Excelência para Inovação Colaborativa da NASA, parte do Programa de Prêmios, Desafios e Crowdsourcing da Diretoria de Missão de Pesquisa e Tecnologia, administrou o contrato de desafio. Os alunos da Academia de Robótica da NASA ajudaram a preparar o hardware e apoiar a competição, enquanto os engenheiros do Centro de Pesquisa Glenn da NASA, em Cleveland, apoiaram as revisões de conceitos e propostas. HeroX administrou o desafio em nome da NASA.